公路隧道照明調(diào)光過(guò)程中的危險(xiǎn)因素分析及安全性指標(biāo)

李宏杰, 馬二順， 呂曉峰， 夏　倩

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 陜西 西安　710077； 2.廣東省公路建設(shè)有限公司江羅分公司，

廣東 云浮　527431； 3.合肥源輝光電子有限公司， 安徽 合肥　230041)

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公路隧道照明調(diào)光過(guò)程中的危險(xiǎn)因素分析及安全性指標(biāo)

李宏杰1, 馬二順2， 呂曉峰3，*， 夏倩3

(1.中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司, 陜西 西安710077； 2.廣東省公路建設(shè)有限公司江羅分公司，

廣東 云浮527431； 3.合肥源輝光電子有限公司， 安徽 合肥230041)

摘要：公路隧道入口照明的連續(xù)性調(diào)光，是確保在安全前提下實(shí)現(xiàn)按需照明的關(guān)鍵。針對(duì)公路隧道加強(qiáng)照明調(diào)光方式中頻繁出現(xiàn)亮度跳變和亮度過(guò)低的問(wèn)題，利用杭州彩虹快速路特長(zhǎng)隧道LED智能化精細(xì)調(diào)光照明系統(tǒng)記錄下的洞外亮度變化曲線，換算出理論調(diào)光曲線，并與實(shí)際調(diào)光曲線進(jìn)行圖形化對(duì)比研究，揭示導(dǎo)致亮度頻繁跳變和亮度低于標(biāo)準(zhǔn)要求的形成原因，提出通過(guò)增加調(diào)光亮度等級(jí)和減小調(diào)光間隔時(shí)間進(jìn)行改善。得出如下結(jié)論： 1)調(diào)光的亮度等級(jí)越高，調(diào)光的間隔時(shí)間越短，從而使隧道入口段出現(xiàn)亮度跳變的幅度越小，行車越安全； 2) 照明調(diào)光系統(tǒng)的精細(xì)化程度和調(diào)光操作的間隔時(shí)間，是體現(xiàn)系統(tǒng)安全性的重要指標(biāo)。

關(guān)鍵詞：盲視效應(yīng)； 精細(xì)調(diào)光； 實(shí)時(shí)性； 隧道智能照明系統(tǒng)控制器； 公路隧道

0引言

隨著我國(guó)高速公路隧道建設(shè)數(shù)量越來(lái)越多，隧道照明設(shè)施的規(guī)模及數(shù)量也越來(lái)越大，隧道的運(yùn)營(yíng)電費(fèi)和維護(hù)費(fèi)用也越來(lái)越高，行車安全和照明節(jié)能的矛盾也越來(lái)越突出。公路隧道照明節(jié)能是公路隧道建設(shè)及運(yùn)營(yíng)管理的一項(xiàng)長(zhǎng)期的課題。但不良的節(jié)能方式，也會(huì)給行車埋下事故隱患。據(jù)有關(guān)資料分析，公路隧道事故多發(fā)主要與低照度導(dǎo)致駕駛員視覺(jué)能力下降有關(guān)。近年來(lái)，公路隧道照明領(lǐng)域出現(xiàn)了LED燈照明調(diào)光系統(tǒng)。這些調(diào)光系統(tǒng)中多數(shù)為每隔一段時(shí)間對(duì)洞內(nèi)亮度進(jìn)行一次調(diào)節(jié)，也有的是簡(jiǎn)單地分為若干個(gè)亮度等級(jí)來(lái)進(jìn)行調(diào)光。這些調(diào)光方式在晴天理想的洞外亮度變化條件下，能夠較好地使洞內(nèi)亮度跟隨洞外亮度進(jìn)行階躍變化。楊曉光等[1]針對(duì)公路隧道理想的洞外亮度變化特點(diǎn)，介紹了傳統(tǒng)分級(jí)調(diào)光在隧道入口段加強(qiáng)照明調(diào)光的方案。它每天僅有若干次的亮度跳變，但在實(shí)際的公路隧道，其洞外亮度受云系變化的影響，通常變化極大，僅有很少的天氣條件接近理想狀態(tài)。因此，公路隧道入口段照明如果仍舊采用簡(jiǎn)單的分級(jí)調(diào)光，將會(huì)使洞內(nèi)入口段亮度頻繁出現(xiàn)大幅度地階躍性跳變；這種調(diào)光照明方式雖然能夠起到一定的節(jié)能作用，但也為行車安全埋下事故隱患。呂曉峰[2]在公路隧道無(wú)級(jí)調(diào)光照明節(jié)能原理及投資分析中，分析了采用回路自動(dòng)多級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)對(duì)交流接觸器造成的損害，并對(duì)公路隧道調(diào)光過(guò)程中存在的低于標(biāo)準(zhǔn)值的現(xiàn)象進(jìn)行了分析。有鑒于此，目前公路隧道入口各段加強(qiáng)照明雖然都設(shè)有根據(jù)洞外亮度自動(dòng)調(diào)光的控制系統(tǒng)，但在實(shí)際運(yùn)營(yíng)時(shí)均很少使用。為了避免調(diào)光回路頻繁開閉，目前多數(shù)隧道在運(yùn)營(yíng)時(shí)還是以時(shí)控為主或采用人工手動(dòng)控制；這無(wú)形當(dāng)中也增加了運(yùn)營(yíng)管理成本。呂曉峰[2-4]分析總結(jié)了公路隧道照明系統(tǒng)電能浪費(fèi)的三大因素，即車流量變化、洞外亮度變化以及養(yǎng)護(hù)系數(shù)冗余；同時(shí)還介紹了消除電能浪費(fèi)的方法。新近頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[5]已明確要求公路隧道照明系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)洞外亮度及交通量變化進(jìn)行調(diào)光。本文意在分析研究公路隧道照明調(diào)光過(guò)程中不良的調(diào)光方式所形成的危險(xiǎn)因素，并提出改善不良調(diào)光方式的技術(shù)方案和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。這對(duì)保障公路隧道的運(yùn)營(yíng)安全，降低隧道當(dāng)量事故率和照明能耗以及大幅延長(zhǎng)燈具使用壽命均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1公路隧道傳統(tǒng)照明方式存在問(wèn)題

公路隧道傳統(tǒng)照明方式存在的問(wèn)題主要有低照度、黑洞效應(yīng)、盲視效應(yīng)、頻閃效應(yīng)、斑馬效應(yīng)和眩光等。其中低照度、黑洞效應(yīng)、頻閃效應(yīng)、斑馬效應(yīng)和眩光在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中已有具體規(guī)定，但盲視效應(yīng)(當(dāng)環(huán)境亮度由較高亮度向低亮度發(fā)生階躍跳變時(shí)，人眼短時(shí)間所產(chǎn)生的黑暗現(xiàn)象，即什么也看不清)卻是一個(gè)新的概念，它是伴隨著可調(diào)光LED燈具在調(diào)光過(guò)程中亮度由亮變暗的跳變時(shí)人眼因短時(shí)間不適應(yīng)而形成的黑暗現(xiàn)象。盡管有關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)已對(duì)影響公路隧道運(yùn)營(yíng)安全的路面亮度做出了具體規(guī)定，而在公路隧道正常依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)開燈的情況下，還是會(huì)從一些隧道交通事故的調(diào)查分析中了解到黑洞效應(yīng)的存在。對(duì)亮度可控型LED燈而言，如果調(diào)光的實(shí)時(shí)性較差且亮度等級(jí)較低，不僅難以消除黑洞效應(yīng)，還會(huì)派生出危及行車安全的盲視效應(yīng)。隨著LED智能化照明系統(tǒng)的普及，黑洞效應(yīng)和盲視效應(yīng)也將隨著LED燈調(diào)光精細(xì)化程度的提高和實(shí)時(shí)性的增強(qiáng)而逐漸消失。

2洞外亮度變化的隨機(jī)性分析

圖1為相對(duì)理想的實(shí)際洞外亮度變化曲線。這一天，天空是萬(wàn)里無(wú)云。在這種洞外亮度變化條件下，不論是采用傳統(tǒng)的分級(jí)調(diào)光還是采用現(xiàn)代的無(wú)級(jí)調(diào)光亦或是其他多級(jí)調(diào)光，均能較好地滿足安全需求。圖2是隧道智能照明系統(tǒng)控制器監(jiān)測(cè)到的一天的洞外亮度變化圖。對(duì)于圖2所示的洞外亮度變化，一些調(diào)光方式將無(wú)法應(yīng)對(duì)。

圖1　相對(duì)理想的實(shí)際洞外亮度變化曲線

Fig. 1The actual adaptation luminance change profile of relative ideal

圖2　某天實(shí)際洞外亮度變化曲線

從圖2可以看出，天空的云系多變，洞外亮度變化極大，毫無(wú)規(guī)律可言。在這種情況下，傳統(tǒng)的分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)只有采用滿功率照明，方可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

圖3是將圖2在10:40～11:40時(shí)間段將時(shí)間軸拉長(zhǎng)的變化情況。從圖3可以看出其具有相當(dāng)大的亮度變化范圍，且亮度變化是隨機(jī)的。

根據(jù)圖3的洞外亮度變化，可計(jì)算出隧道入口段在10：40～11：40的理論照明調(diào)光曲線。圖4是入口段路面亮度隨洞外亮度變化的理論調(diào)光曲線。該曲線同樣具有較大的亮度變化范圍，而且是無(wú)規(guī)律的。理論調(diào)光曲線是依據(jù)文獻(xiàn)[5]規(guī)定的計(jì)算公式計(jì)算所得，其計(jì)算公式為

Lth1=k·L20(S)。

(1)

式中：Lth1為入口段TH1的亮度；k為入口段亮度折減系數(shù)；L20(S)為洞外亮度。洞外亮度在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)按L20(S)取值，但在運(yùn)營(yíng)時(shí)應(yīng)為L(zhǎng)20(t)，是時(shí)間t的函數(shù)，即是一個(gè)隨時(shí)間變化的變量而非夏天晴天中午的最大值。因而式(1)實(shí)際應(yīng)寫為

Lth1(t)=k·L20(t)。

(2)

式(2)是智能化照明的雛形。

圖3　圖2在10:40～11:40的洞外亮度變化曲線

Fig. 3Fig. 2 adaptation luminance change profile at 10:40 to 11:40

圖4入口段路面亮度在10:40～11:40隨洞外亮度變化的理論調(diào)光曲線

Fig. 4The theoretics dimming profile of threshold zone luminance following adaptation luminance change at 10:40 to 11:40

3定時(shí)跟蹤調(diào)光照明方式對(duì)隧道照明安全的影響

圖5是依據(jù)圖2在10：40～11：40的每隔10 min調(diào)節(jié)一次洞外亮度的變化曲線。目前一些簡(jiǎn)易化調(diào)光照明系統(tǒng)多是這種調(diào)光模式。圖中棕色直線為實(shí)際調(diào)光曲線，藍(lán)色曲線為理論調(diào)光曲線。從調(diào)光的相關(guān)性來(lái)說(shuō)，實(shí)際的棕色調(diào)光直線與理論的藍(lán)色調(diào)光曲線相關(guān)性并不大。這主要是由于調(diào)光的間隔時(shí)間過(guò)長(zhǎng)(10 min)的緣故。當(dāng)調(diào)光曲線在理論曲線之上時(shí)，雖然路面亮度能夠滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，但電能浪費(fèi)巨大；而當(dāng)調(diào)光曲線在理論曲線之下時(shí)，路面亮度就會(huì)低于標(biāo)準(zhǔn)要求，此時(shí)車輛進(jìn)入隧道時(shí)會(huì)產(chǎn)生“黑洞效應(yīng)”。圖中亮度偏低最大值高達(dá)50%以上?！昂诙葱?yīng)”產(chǎn)生的時(shí)間段，就是車輛在此行駛的危險(xiǎn)時(shí)段。當(dāng)亮度由高到低跳變時(shí)，即是“盲視效應(yīng)”產(chǎn)生的時(shí)刻。圖中圓圈部位為亮度監(jiān)測(cè)時(shí)間點(diǎn)，其調(diào)光依據(jù)是根據(jù)該時(shí)刻檢測(cè)到的洞外亮度值按式(2)換算后得到的調(diào)光數(shù)值，但10 min才變化一次，遠(yuǎn)跟不上洞外亮度的變化，因而給隧道行車埋下了嚴(yán)重的事故隱患。

圖5　在圖3時(shí)段內(nèi)每隔10分鐘調(diào)節(jié)一次的入口段亮度變化曲線

Fig. 5Threshold zone luminance change profile of regulating once every ten minutes on Fig. 3 occasion

圖6是依據(jù)圖5在10：50～11：00每隔1 min調(diào)節(jié)一次的洞內(nèi)入口段調(diào)光曲線。從圖6可以看出，只有在亮度較快上升時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)短時(shí)間的“黑洞效應(yīng)”，其亮度偏低最大值仍高達(dá)38%。其他時(shí)間段實(shí)際調(diào)光曲線基本上在理論調(diào)光曲線上下波動(dòng)，但偏差并不大。由此可以看出，調(diào)光周期越短，調(diào)光的實(shí)時(shí)性就越好，在隧道內(nèi)行車也就越安全。

圖6　每隔1 min調(diào)節(jié)一次的入口段亮度變化曲線

Fig. 6Threshold zone luminance change profile of regulating once every one minute

圖7為每隔20 s調(diào)節(jié)一次的入口段亮度變化曲線，與圖6的調(diào)光時(shí)間段相同，只是調(diào)光間隔時(shí)間由圖6的每分鐘一次縮短為每隔20 s調(diào)節(jié)一次。從圖7可以看出，只有在亮度較快上升時(shí)，才會(huì)出現(xiàn)短暫的“黑洞效應(yīng)”，其亮度偏低最大值僅為17%。其他時(shí)間段實(shí)際調(diào)光曲線基本上在理論調(diào)光曲線上下波動(dòng)很小。從圖7的亮度偏低最大值處可以看出，其對(duì)應(yīng)的理論調(diào)光曲線上升幾乎是線性的。因此，如果將這一實(shí)際調(diào)光曲線的調(diào)光間隔時(shí)間由20 s再細(xì)分為10個(gè)等分，即2 s調(diào)光一次，則圖7中的亮度偏低最大值為17%/(20 s/2 s)=1.7%。

圖7　每隔20 s調(diào)節(jié)一次的入口段亮度變化曲線

Fig. 7Threshold zone luminance change profile of regulating once every 20 seconds

國(guó)際照明委員會(huì)(CIE)在文獻(xiàn)[6]中給出了駕駛員進(jìn)入隧道后人眼在隧道內(nèi)的亮度適應(yīng)曲線。該亮度適應(yīng)曲線已被包括中國(guó)在內(nèi)的世界許多國(guó)家所采納。當(dāng)洞內(nèi)各段亮度在該曲線以下，則行車安全無(wú)法保障。依據(jù)該曲線的要求，在公路隧道照明調(diào)光過(guò)程中，其入口段亮度應(yīng)在圖7中的理論調(diào)光曲線即藍(lán)色曲線之上。盡管已將調(diào)光間隔時(shí)間縮短到2 s,但偶然依舊會(huì)出現(xiàn)低于標(biāo)準(zhǔn)值的情況出現(xiàn)。為了避免低于標(biāo)準(zhǔn)值情況的出現(xiàn)，可通過(guò)精細(xì)化的調(diào)光照明系統(tǒng)，預(yù)先將調(diào)光值上調(diào)3%～5%，即可使得實(shí)際調(diào)光曲線始終在理論調(diào)光曲線之上。

從圖5—7可以得出，調(diào)光的間隔時(shí)間越短，調(diào)光的實(shí)時(shí)性就越好，隧道內(nèi)行車也就越安全。

4調(diào)光精細(xì)化程度對(duì)隧道行車安全的影響

圖8是實(shí)時(shí)跟蹤分級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)的調(diào)光響應(yīng)模式，是依據(jù)圖2在10：40～11：40分10級(jí)調(diào)光曲線。它從0 cd/m2開始，每隔20 cd/m2為一個(gè)亮度等級(jí)。圖中黑色線為亮度等級(jí)的分界線即調(diào)光動(dòng)作閾值，藍(lán)色曲線為理想的調(diào)光曲線即理論調(diào)光曲線，棕色線為實(shí)際的調(diào)光曲線。當(dāng)理論調(diào)光曲線經(jīng)過(guò)亮度等級(jí)分界線時(shí)，實(shí)際調(diào)光曲線才開始向上一級(jí)或下一級(jí)變化。

圖8　分10級(jí)調(diào)光曲線

從圖8不難看出，這種調(diào)光方式會(huì)使洞內(nèi)頻繁出現(xiàn)20 cd/m2亮度跳變，在亮度低點(diǎn)處的亮度瞬間降幅高達(dá)33%；而由亮變暗的跳變又會(huì)產(chǎn)生“盲視效應(yīng)”，嚴(yán)重危及行車安全。在傳統(tǒng)的鈉燈分回路調(diào)光照明中，雖然也會(huì)出現(xiàn)亮度跳變，但由于鈉燈啟動(dòng)一次通常需要數(shù)分鐘時(shí)間，頻繁開閉會(huì)加速鈉燈光源老化，故調(diào)節(jié)的頻度極低，每日通常不過(guò)兩三次[2]，因而其危險(xiǎn)性并不突出。從分10級(jí)調(diào)光的相關(guān)性來(lái)說(shuō)，實(shí)際的棕色調(diào)光曲線與理論的藍(lán)色調(diào)光曲線相關(guān)性仍舊存在較大差異。這主要是由于調(diào)光亮度等級(jí)太少的緣故。這種簡(jiǎn)單分級(jí)調(diào)光方式還始終存在著過(guò)度照明(照明強(qiáng)度超出實(shí)際需求的照明稱為過(guò)度照明。在各種照明設(shè)計(jì)規(guī)范中，都對(duì)被照?qǐng)鏊恼斩?亮度)值作了最低限定，但由于照明設(shè)計(jì)富余量過(guò)大和必須考慮的維護(hù)系數(shù)等因素，使得燈具投入初期的照明強(qiáng)度遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求，形成過(guò)度照明)，使節(jié)能效果下降。若將圖8的時(shí)間軸拉大，看在11:22:01～11:24:14期間亮度急劇下降的情況。將調(diào)光亮度等級(jí)細(xì)分為100級(jí)，如圖9所示。從圖9可以看出，實(shí)際的調(diào)光曲線與理論調(diào)光曲線非常接近，洞內(nèi)雖然也會(huì)頻繁出現(xiàn)亮度跳變，但其每次跳變的亮度僅為2 cd/m2，亮度跳變?cè)诹炼鹊忘c(diǎn)處的亮度瞬間降幅僅有3.7%，這樣洞內(nèi)就不會(huì)有亮度大幅跳變的感覺(jué)，因而行車也就越安全。

5實(shí)現(xiàn)公路隧道精細(xì)化調(diào)光的技術(shù)方案

2014年頒布的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[7-8]，在起草階段就已充分考慮到了公路隧道洞外亮度變化的隨機(jī)性，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，即要求公路隧道照明宜采用無(wú)級(jí)調(diào)光。當(dāng)采用有級(jí)調(diào)光時(shí)，不宜低于24級(jí)；而在照明控制器的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中[8]則要求照明控制器輸出的調(diào)光等級(jí)不應(yīng)低于24級(jí)。這些要求正是基于應(yīng)對(duì)公路隧道洞外亮度隨機(jī)變化時(shí)的安全考量。

圖9　分100級(jí)調(diào)光曲線

為了實(shí)現(xiàn)公路隧道的精細(xì)化和實(shí)時(shí)的調(diào)光，呂曉峰提出了公路隧道智能化照明的系統(tǒng)架構(gòu)。周建等[9]針對(duì)多種電源調(diào)光控制方式的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了采用DC 0～5 V進(jìn)行調(diào)光控制的電源方案。文獻(xiàn)[10]提出了LED照明燈亮度控制裝置的系統(tǒng)方案，JIANG Haifeng[11]提出了公路隧道自適應(yīng)無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)的一種方案。圖10為參照這2種方案的杭州彩虹快速路隧道LED照明亮度智能無(wú)級(jí)控制系統(tǒng)圖。該系統(tǒng)主要由洞外亮度檢測(cè)儀、智能照明系統(tǒng)控制器和亮度可控型LED燈、通訊系統(tǒng)和上位機(jī)管理軟件組成。系統(tǒng)洞外的亮度檢測(cè)裝置將檢測(cè)到的洞外亮度信號(hào)轉(zhuǎn)化成4～20 mA的電流信號(hào)，傳送至智能照明系統(tǒng)控制器上，再由其換算后轉(zhuǎn)化成DC 0～5 V的直流模擬信號(hào)輸出，去控制LED燈上的電壓控制電流源?？刂破鬏敵鲂盘?hào)電壓的變化，會(huì)使燈具輸出電流發(fā)生變化；而燈具輸出電流的變化又會(huì)引起LED燈的輸出功率和輸出通量發(fā)生變化，從而實(shí)現(xiàn)控制燈具亮度的目的。由于系統(tǒng)的調(diào)光周期不大于2 s，調(diào)光亮度等級(jí)高達(dá)256級(jí)，這使得實(shí)際調(diào)光曲線與理論調(diào)光曲線基本一致，實(shí)現(xiàn)了洞內(nèi)亮度實(shí)時(shí)跟隨洞外亮度變化且亮度能夠平緩過(guò)渡，較好地消除了黑洞效應(yīng)和盲視效應(yīng)。

圖11是隧道LED照明系統(tǒng)上位機(jī)監(jiān)控軟件主界面。上位機(jī)設(shè)于中控室內(nèi)，通過(guò)以太網(wǎng)光端機(jī)與現(xiàn)場(chǎng)的隧道智能照明系統(tǒng)控制器實(shí)現(xiàn)通訊，上位機(jī)利用無(wú)級(jí)調(diào)光監(jiān)控管理軟件，實(shí)現(xiàn)相關(guān)參數(shù)的設(shè)定、指令下達(dá)、實(shí)時(shí)信號(hào)讀取與儲(chǔ)存。此外監(jiān)控管理人員可以通過(guò)該界面設(shè)定相關(guān)參數(shù)，并進(jìn)行緊急故障處理操作，從而實(shí)現(xiàn)按需照明的目的。

圖10　公路隧道LED照明亮度智能無(wú)級(jí)控制系統(tǒng)

Fig. 10The intelligent stepless control system of LED lighting for highway tunnel

圖11　上位機(jī)監(jiān)控軟件主界面

Fig. 11Upper computer main interface of monitoring management software

6結(jié)論與建議

本文利用公路隧道入口段加強(qiáng)照明的理論調(diào)光曲線和在不同調(diào)光間隔時(shí)間及亮度等級(jí)的條件下生成的實(shí)際調(diào)光曲線進(jìn)行圖形化對(duì)比，得出了以下結(jié)論。

1)在公路隧道照明調(diào)光領(lǐng)域，調(diào)光的間隔時(shí)間越短，調(diào)光的亮度等級(jí)越精細(xì)，則洞內(nèi)出現(xiàn)的“黑洞效應(yīng)”和“盲視效應(yīng)”就越小，隧道行車的安全性就越高，節(jié)能幅度也越大。

2)照明調(diào)光系統(tǒng)的精細(xì)化程度和調(diào)光操作的間隔時(shí)間，是體現(xiàn)系統(tǒng)安全性的重要指標(biāo)。建議在公路隧道照明系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)將調(diào)光間隔時(shí)間限定在2 s以內(nèi)；調(diào)光的亮度等級(jí)宜不低于100級(jí)。

3)目前國(guó)內(nèi)一些公路隧道應(yīng)用的調(diào)光系統(tǒng)未能實(shí)現(xiàn)精細(xì)化和實(shí)時(shí)性調(diào)光，其主要因素是沒(méi)有針對(duì)公路隧道照明專用的智能照明系統(tǒng)控制器。大多都是簡(jiǎn)單地用PLC來(lái)控制或者是用計(jì)算機(jī)和中繼器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，前者是亮度等級(jí)較低，而后者會(huì)存在較大地延遲，這些問(wèn)題需要解決。

4)近年來(lái)，國(guó)內(nèi)文獻(xiàn)發(fā)表有關(guān)隧道照明的文章幾乎都是從節(jié)能和系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度進(jìn)行研究，僅文獻(xiàn)[2]提出了洞外亮度變化的“無(wú)規(guī)律”概念。本文從不同的調(diào)光間隔時(shí)間和亮度等級(jí)所形成的調(diào)光曲線著手，著重分析了導(dǎo)致危及行車安全的黑洞效應(yīng)和盲視效應(yīng)的調(diào)光因素，并提出了縮短調(diào)光間隔時(shí)間和提高調(diào)光的精細(xì)化程度的全新照明理念及對(duì)策。

5)在LED智能化照明即將到來(lái)的時(shí)代，本文從理論上分析了公路隧道照明調(diào)光過(guò)程中的危險(xiǎn)因素，并提出了消除這些危險(xiǎn)因素的切實(shí)可行的方法以及相應(yīng)的技術(shù)指標(biāo)。文中介紹的無(wú)級(jí)調(diào)光照明系統(tǒng)已在杭州彩虹快速路特長(zhǎng)隧道和云南楚大高速公路九頂山特長(zhǎng)隧道得到良好的應(yīng)用。目前，我國(guó)已有1萬(wàn)多座公路隧道，總里程已達(dá)1萬(wàn)多km。按每公里年平均電費(fèi)30萬(wàn)元計(jì)算，全國(guó)公路隧道每年照明能耗高達(dá)30多億元。因此，公路隧道照明系統(tǒng)節(jié)能是一項(xiàng)長(zhǎng)期的任務(wù)。但不當(dāng)?shù)墓?jié)能方式也會(huì)給隧道行車埋下事故隱患。本文所做分析對(duì)公路隧道照明系統(tǒng)在確保行車安全前提下的節(jié)能具有重要的指導(dǎo)意義；其相應(yīng)的對(duì)策及安全性指標(biāo)，對(duì)確保公路隧道行車安全具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文介紹的公路隧道實(shí)時(shí)的精細(xì)化照明調(diào)光方案，不僅能夠讓公路隧道在安全前提下節(jié)能，還能延長(zhǎng)燈具的使用壽命，提升照明系統(tǒng)的自動(dòng)化程度以及降低運(yùn)營(yíng)管理費(fèi)用，未來(lái)必將會(huì)產(chǎn)生巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

6)本文的系統(tǒng)架構(gòu)未將照明供配電、車流量和洞內(nèi)亮度檢測(cè)考慮在內(nèi)，在今后的研究中，將對(duì)此做進(jìn)一步的研究。

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Analysis on Risk Factors and Safety Index during

Light Dimming in Highway Tunnel

LI Hongjie1, MA Ershun2, LV Xiaofeng3，*, XIA Qian3

(1.CCCCFirstHighwayConsultantsCo.,Ltd.,Xi’an710077,Shaanxi,China; 2.JiangluoBranchof

GuangdongProvincialHighwayConstructionCo.,Ltd.,Yunfu527431,Guangdong,China;

3.HefeiYuanhuiOptoelectronicCo.,Ltd.,Hefei230041,Anhui,China)

Abstract:The continuous dimming of the illumination at the entrance section of the highway tunnel is critical to realize illumination on demand under the premise of safety. Regarding the problems of brightness jump and brightness insufficiency frequently appearing during the dimming of highway tunnel enhanced illumination, this paper uses the adaptation luminance change profile recorded by the LED intelligent fine dimming illumination system of Caihong expressway extra-long tunnel in Hangzhou, to fit into a theoretical dimming profile, and make graphic comparable research with the real dimming profile. It reveals the reasons causing brightness frequently jump and brightness lower than the standard requirement, and proposes methods to improve dimming safety, and draw the following conclusions: 1) With higher level of dimming brightness and shorter interval, the amplitude of brightness jump at the tunnel entrance section will be smaller and the traffic is more safe; 2) The fineness of illumination dimming system and interval of dimming operation are important indexes of system safety.

Keywords:blindsight effect; fine dimming; real time; intelligent tunnel illumination system controller; highway tunnel

中圖分類號(hào)：U 45

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1672-741X(2015)12-1252-06

DOI:10.3973/j.issn.1672-741X.2015.12.003

作者簡(jiǎn)介：第一 李宏杰(1967—)，男，陜西岐山人， 1991年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué)(原西安公路學(xué)院)，交通信號(hào)與控制專業(yè)，本科，高級(jí)工程師，從事機(jī)電工程研究與設(shè)計(jì)工作。* 通訊作者： 呂曉峰，E-mail：hefeiyh@126.com。

收稿日期：2015-05-20; 修回日期: 2015-09-26